铁谱加热分析法诊断机械故障探究(精选)

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1、铁谱加热分析法诊断机械故障探究张玉婷，李佳，李健（大庆石化公司检测公司设备监测诊断中尤'，黑龙江大庆163714）摘要：木文阐述了铁谱片加热分析法的原理。通过加热铁谱片在显微镜下观察滚动轴承和齿轮磨损筠粒在不同温度下的冋火色，比较分析可以发现铁谱片加热到375°C以上时，滚动轴承炳损擁粒与齿轮坯损弊粒表面冋火色存在较明显的区别。这一方法对于既冇滚动轴承又冇齿轮的机械设备，可以冇效判断故障來源，结合其他机械设备故障诊断方法，能够提高诊断的准确率。关键词：铁谱技术：加热分析；故障诊断；.磨损1概述1.1研究背景我国自20世纪80年代初开始，在不断学习、吸收发达国家先进经验的基础上，对设备故障诊断

2、技术⑴从理论到应用做了大量的研究利开发工作，取得了巨大的成就，并迅速在化工、石化、电力、钢铁和航空等部门获得了应用。该技术的发展与应用，极大地节省维修费用，减少停机损失，使企业的经济效益最大化。设备故障诊断技术主要以振动监测及润滑汕监测为主。润滑汕监测较振动监测也具冇重要的作用。通过对润滑油采样和分析处理，就能取得设备各摩擦副的磨损状况信息，从而対设备所处工作状态作出科学的判断。目前国内外在利用汕样分析诊断机械故障的方法中，铁谱分析技术和光谱分析技术应用比较广泛。采用诙谱分析油样能够直观的反应磨损颗粒的数量、颗粒分布、形态和成分等多种信息。其中铁谱片加热分析法是铁谱分析技术中识別辭粒合金成分

3、十分有效的手段。1.2铁谱片加热分析法的基本原理铁谱片加热分析法⑵主要利用了金属材料在不同的温度卜•回产生不同颜色的回火色这样一个自然现象。而这一自然现象则源于金属材料氧化膜的生长这一化学过程和在氧化膜厚度上形成光的干涉这一物理效应，见图1。假设图中的磨粒由铁系金属组成。在常温下，铁系材料与空气接触，就会发牛氧化反应。通帘，这个氧化膜极薄而使肉眼不可分辨。当铁系材料处于加热状态并高于200°C时，表面膜会进一步生长，其厚度和光学特性趋丁均匀。假设其厚度为8,当光线照射在卿粒上时，首先冇一部分光能被氧化膜表面上反射，形成图屮的光束1。而另一部分光能穿过氧化膜，经材料基体表面反射后返回空气,形成

4、图中的光束2。根据物理光学原理，这两束光因有28的光程差而相互有了相位差。再度合成后，必然会发生干涉现彖。如果照射在辭粒上的光是含有各种波长的白光，则其屮某种颜色的光若其波氏符介光程差等于半波氏奇数倍的条件时，此颜色光经濟粒表面反射后将消失。这个条件可写成2/=（2«+1）—伙2/7整理后有3—（2Zr+1）—（^=0,1,2...）4/7式中（5—化膜厚度；A—匕的波长；yi—氧化膜的折射率。该式说明，当磨粒表面氧化膜的厚度恰恰等于某一单色光1/4波长的奇数倍时，其表面就呈现出该单色光的互补色。例如，当氧化膜的厚度是蓝/紫色1/4波长即约0.038pm时，磨粒表面呈草黄色。当氧化膜增厚，是

5、波长较长的红/橙色光1/4波长即约0.055pm时，磨粒表面呈黄色。不同材质金属表面氧化膜生长速度是不一样的。因此nJ以根据加热后同一温度下金属材料表面的颜色来判断材料的合金屈类。这就是铁谱片加热分析法的原理。氧化般图1磨粒表面形成回火色示意图1.3试验意义H前的铁谱片加热分析技术町以通过加热制好的谱片至330°C区分出铁系金属和有色金属。铁系金属进一步还可以区分出铸铁和低碳钢；有色金属可以进一步区分出巴氏合金、铜以及一些白色冇色金属。但是对于既有滚动轴承又有齿伦的设备，岀现异常状况后通过润滑油检测其故障根源，仅在显微镜下观察磨粒形貌，特别是在谱片上磨链分布密集的情况下，很难区分出谱片上磨粒

6、是來源于滚动轴承还是齿轮。木文通过铁谱片加热分析法将制好的谱片加热至不同的温度，观察比较滚动轴承和齿轮磨损磨粒表面回火色的变化。2试验过程2.1试验条件(1)加热设备：可调式封闭电炉；(2)加热温度⑶(°C)：200±10,275±10,330±10,375±10,400±10,480±10,540±10；(3)保温时间(s)：每个温度档90,共计630；(4)冷却方式：口然冷却；(5)观察设备：恢谱显微镜；(6)照明方式：口色反射光，绿色透射光。2.2试验方法将滚动轴承严重辭损的挤压机使用的润滑油和齿伦严重磨损的混炼机使用的润滑油分别希IJ成谱片，置J:铁谱显微镜视场下，仔细观察以备比较。

7、电炉由室温开始加热，当温度到达200°C时，电炉恒温，将两个铁谱片放在电炉上，保温90s,取卜•谱片,自然冷却。待铁谱片温度降至索温后，将铁谱片放在铁谱显微镜载物台上进行观察，与加热前的同-•视场进行比较。按照试验设置的七档温度，重复以上操作。3试验结果与分析工业生产屮，通常滚动轴承的材质是低合金钢，齿轮的材质是碳素钢或低合金钢。表1与表2分别列出了试验中两组铁谱片加热至不同温度后磨粒表面的回火色。表1滚动轴